專利名稱：水電池的制作方法
技術領域：
水電池技術領域[0001 ] 本實用新型涉及電池領域，特別涉及注水發(fā)電的水電池。
技術背景[0002]通過注水來發(fā)電的水電池已經是眾所周知的事。例如，已往專利文獻中公布的 水電池，其結構包括形成外形的金屬制負極外筒體、活性碳等的粉末填充材料、插入 粉末填充材料內的棒狀正極集電體、向粉末填充材料供水用的吸水部件等?，F(xiàn)有技術中 水電池，注水口設在負極外筒體的底面。注入負極外筒體內部的水通過吸收部件滲透到 粉末填充材料，使兩個電極間產生電力。同時，使用水電池并放電之后，從注水口再次 注水，即可重新發(fā)電。發(fā)明內容[0003]本實用新型所要解決的技術問題是通過擴大電氣化學性面積，使水電池更容 易發(fā)電。[0004]為解決上述課題，本方案的水電池，其結構包括帶有注水口的第1端部、與 第1端部相對的第2端部、正極電極、金屬制的負極電極、由正極活性物質形成的粉末填 充材料。[0005]本方案的特點是①正極電極，由圓筒狀的正極外筒體和棒狀的正極集電體形 成；②正極外筒體的內部填充有粉末填充材料；③負極電極，由設在正極外筒體內部的 圓筒狀負極內筒體形成；④正極集電體，設在負極內筒體內部。[0006]本方案，除上述的結構特點之外，還有如下令人期待的實施特點。[0007](1)正極外筒體和負極內筒體之間的徑向間距，與負極內筒體和正極集電體之間 的徑向間距幾乎相同。[0008](2)正極外筒體整體，被合金制的外皮包層包圍。[0009]C3)注水口設在外皮包層，外皮包層和正極外筒體之間，設有由導電材料制成的 近似十字形的正極蓋帽部件。[0010](4)正極外筒體和負極內筒體中，至少負極內筒體的內部，設有隔離其內部的徑 向隔離墻。其內部的第2端部一側，設有尚未填充粉末填充材料的空間。[0011]本實用新型水電池的發(fā)明效果是圓筒狀的正極外筒體內設有圓筒狀的負極內 筒體、且負極內筒體的內部設有棒狀的正極集電體。相比單純地向水電池內部插入棒狀 電極這種結構，其電氣化學性面積更大，也更容易產生電力。[0012]
[0013]圖1為具體實施例1中的水電池正面圖。[0014]圖2為水電池的分解斜視圖。[0015]圖3為水電池的平面圖、[0016]圖4為水電池的底面圖。[0017]圖5是圖1中IV-IV線縱面截面圖。[0018]具體實施方式
[0019]具體實施例1[0020]圖1為水電池10的正面圖；圖2為水電池10的分解斜視圖；圖3為去除外皮 包層后水電池10的平面圖；圖4為去除外皮包層后水電池10的底面圖；圖5為圖1的 IV-IV線截面圖。[0021]水電池10，在第1和第2端部11和12、第1端部11和第2端部12之間，具有 向水電池10橫向延伸的筒狀外圍面13。[0022]水電池10的結構還包括由鐵和鎳等合金不銹鋼制成的圓筒狀外皮包層14、緊 貼在外皮包層14內面的圓筒狀正極外筒體15、填充在正極外筒體15內部的正極活性物質 粉末填充材料16、插入到粉末填充材料16內的圓筒狀負極內筒體17。[0023]水電池10的內部結構上，從第1端部11的一側開始，在形成第1端部11的外 皮包層14的封口端14a上，設有向外凸出的正極端子18和對稱于正極端子18的一對圓 形注水口 19a和19b。[0024]正極外筒體15，有第1和第2開口端21、22。外皮包層14的封口端14a和正 極外筒體15的第1開口端21之間，正極外筒體15第一開口端21上配置有近似十字形的 正極蓋帽部件23。[0025]正極蓋帽部件23上，有水電池10縱向延伸的4個延伸部M和水電池橫向延伸 的凸起25。延伸部M的內面，設有與正極外筒體15的第1開口端21咬合的咬合凹面 24a；凸起25，被插入到外皮包層14的正極端子18之內。如圖3所示，外皮包層14的 注水口 1 和19b(虛線標示)，位于正極蓋帽部件23相鄰的延伸部M之間。所以，從 注水口 1 和19b向水電池10內注水時，不會被延伸部M阻擋。[0026]正極蓋帽部件23的正下方，S卩，正極外筒體15的第1開口端21—側的內部，設 有丙綸等疏水性纖維不織布材質的不透水第1薄膜27、帶4個扇形開口觀的塑料支撐件 四、開口 30a。此外還有，由疏水性纖維不織布或者塑料材質的不透水第2薄膜30形成 的單向閥31。單向閥31的中央，設有貫通位于各部件27、29、30中心開口 27a、29a> 30a的通孔。而且，第1薄膜27的外形，略小于其它部件四和30;第2薄膜的開口 30a 內徑則略大于其他開口 27a、30a。[0027]單向閥31的正下方，設有吸水性和保水性良好的纖維素或塑料發(fā)泡材質吸水部 件33。吸水部件33的中央，設有開口 33a。[0028]吸水部件33的正下方，設有比它的外徑更小的圓筒狀負極內筒體17。填充在負 極內筒體17內部的粉末填充材料16的中心，有棒狀正極集電體34。它，在第1端部11 和第2端部12之間，向水電池10的橫向延伸。正極集電體34，設有相比其他部位的直 徑更小的第1端部35，和相對的第2端部36。正極集電體34的第1端部35，從下方貫 通吸水部件33的開口 33a和單向閥31的貫通孔開口 Q7a、29a> 30a),并插入到正極蓋 帽部件23的突起25內面上的凹陷處，并得以固定。正極集電體34的第2端部36，被嵌 入到塑料等絕緣材質支撐件37的開口 37a。[0029]水電池10帶有止流功能的結構。當用注射器等向注水口 1 和19b注水時，被 注入的水將經過第1薄膜27和正極外筒體15之間的縫隙，流入支撐件四；再通過支撐件29的開口觀，到達第2薄膜30。到達第2薄膜30的水，再經過中央的開口 30a及與其 貫通的正極集電體34的第1端部35之間的縫隙，流入到吸水部件33并得以暫時保存。 即使保存在吸水部件33的水被外力向上擠出，因為第2薄膜30的開口 30a被支撐材料四 封堵，水只能到達第1薄膜27，而不會向外溢出。[0030]支撐件37，被插入到鋁合金材質的負極蓋帽部件38的中央開口 38a，并得以固 定。負極內筒體17的水電池10第2端部12—側的開口端部，配置在負極蓋帽部件38之 上，并與形成負極蓋帽部件38之開口 38a的突出部39接合。負極蓋帽部件38的外面， 設有負極端子40。[0031]負極蓋帽部件38的外緣外方，設有由ABS樹脂等絕緣材質制成的圓形密封栓 42。密封栓42的中央設有開口 42a，而開口 4 中又插著負極內筒體17。并且，在構成 開口 4 的突出部43上，又嵌有正極外筒體15的第2開口端22。這樣，在正極外筒體 15和負極內筒體17之間裝入密封栓42之后，即可切斷相互之間的導通。如圖4所示， 為防止覆蓋正極外筒體15的外皮包層14的開口 14b脫落，設計成向內折彎，并位于密封 栓42之上。[0032]正極外筒體15、正極蓋帽部件23和正極集電體34的材料，均采用了導電性能良 好的黑鉛或硬橡膠。[0033]負極內筒體17，由金屬鎂、鋁、鋅等離子化傾向較大的電極活性物質、或包含 其中兩種以上物質的合金制成。[0034]粉末填充材料16，由氧化能力較強的正極活性物質，如果殼活性碳等活性炭、 二氧化錳、電解二氧化錳(EMD)、氧化鐵、結晶狀氧化銀等混合物制成。而且，這些混 合物的種類和混合比例，可根據(jù)所需要的氧化能力自由設計。[0035]支撐件37和密封栓42，由塑料、玻璃、陶瓷等絕緣材料制成，并各自切斷正極 集電體34、負極蓋帽部件38、正極外筒體15和負極內筒體17之間的接通。[0036]如圖5所示，在水電池10的內部設計和配置中，正極外筒體15和負極內筒體17 之間的徑向間距Li，跟負極內筒體17和正極集電體34之間的徑向間距L2相同。[0037]從注水口 1 和19b注入并被吸收到吸水部件33的水，會滲透和擴散到粉末填 充材料16之內。擴散之后的水，又起到氧化反應的催化作用，使正極外筒體15和負極 內筒體17之間、以及正極集電體34和負極內筒體17之間產生電位差，并產生電力。在 水電池10內部，正負極電極向中心方向交叉配置的結構設計，與單純向水電池10內部插 入棒狀電極相比，擴大了電氣化學性面積，也使其更容易產生電力。[0038]在本方案中，如上述所說，正極外筒體15和負極內筒體17之間的徑向間距Li， 跟負極內筒體17和正極集電體34之間的徑向間距L2相同。而且，負極內筒體17的內 外面均填有粉末填充材料16。所以，負極內筒體17的內外面可產生均等的電氣化學反 應，水電池10的縱向發(fā)電力也會保持均等。因此，所有的粉末填充材料16均可毫無浪 費地用于發(fā)電，正負極電極也會使其全部作用于發(fā)電。這樣，相比單純向粉末填充材料 16插入棒狀的正極或負極電極，可產生更多的電氣。[0039]而且，一般來說，發(fā)電并經過一定時間之后，由于電氣反應，水電池10內部會 產生氣體，并使其內壓上升。這容易引起外壁裂開或破損。但是，就像這一方案，正極 外筒體15 (正極電極)和負極內筒體17 (負極電極)之間的間距Li，與負極內筒體17和正極集電體；34之間的間距L2相同的情況下，相鄰的間距Ll和L2、L2和L2之間產生的 氣體量相同。而且，因此產生的水電池內方和外方的縱向壓力(圖中箭頭所示)，將被交 叉方向上的壓力所相互消除，繼而使水電池10內部的空氣呈高壓，也就不會使正極外筒 體15發(fā)生裂開或破損。即使長時間的連續(xù)使用，使水電池10內部呈高壓，且正極外筒 體15裂開或破損的情況下，因為正極外筒體15被不銹鋼等材質的外皮包層14所包圍， 所以不會引起粉末填充材料16外溢而漏電。[0040]具體實施例2[0041]本施例中的水電池10相同于圖4的縱面截面圖。[0042]在本實施形態(tài)中，沒有配置支撐件37，而在水電池10內部的第2端部12—側， 設置了石蠟材質的內側隔離墻和外側隔離墻，以此來隔離填充粉末填充材料16的填充部 和未填充粉末填充材料16的空間部。[0043]內側隔離墻，在負極內筒體17的內面，是位于正極集電體34第2端部36下方 的圓形內側隔離墻。而外側隔離墻，位于正極外筒體15和負極內筒體17之間，中央的 開孔可貫通負極內筒體17。內側隔離墻，其外緣緊貼在負極內筒體17的內周面；外側隔 離墻，沿著正極外筒體15的內周面，搭在密封栓42之上的肋材之上。密封栓42，比第 1實施形態(tài)中更高，負極蓋帽部件38突出部39的厚度也和密封栓42大致相同。同時， 內側隔離墻和外側隔離墻，也可只保留內側隔離墻。[0044]在本實施形態(tài)中，經發(fā)電時的電氣反應，填充部內會產生氣體。填充部的內壓 上升時，內外側隔離墻將受內壓擠壓而崩塌。此時，粉末填充材料16將流入空間部，填 充部內的較高壓氣體也會流入氣壓較低的空間部。因此，水電池10的整個內部氣體呈中 壓，既而避免正極外筒體15發(fā)生部分性裂開和破損以及粉末填充材料16外漏。
權利要求1.一種水電池，它包括帶有注水口的第1端部、與第1端部相對的第2端部、正極 電極、金屬制的負極電極、由正極活性物質形成的粉末填充材料；其特征在于正極電 極，由圓筒狀的正極外筒體和棒狀的正極集電體形成；正極外筒體內部填有粉末填充材 料；負極電極，由設在正極外筒體內部的圓筒狀負極內筒體形成；正極集電體，設在負 極內筒體內部。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種水電池，其特征在于正極外筒體和負極內筒體之間 的徑向間距，與負極內筒體和正極集電體之間的徑向間距相同。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種水電池，其特征在于正極外筒體整體，被合金制 的外皮包層包圍。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種水電池，其特征在于注水口設在外皮包層，外皮包 層和正極外筒體之間，設有由導電材料制成的近似十字形的正極蓋帽部件。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種水電池，其特征在于正極外筒體和負極內筒體中， 至少負極內筒體的內部，設有隔離其內部的徑向隔離墻，其內部的第2端部一側，設有 尚未填充粉末填充材料的空間。
專利摘要本實用新型涉及電池領域，特別涉及注水發(fā)電的水電池。本實用新型所要解決的技術問題是通過擴大電氣化學性面積，使水電池更容易發(fā)電。為解決上述課題，本方案的水電池，其結構包括帶有注水口的第1端部、與第1端部相對的第2端部、正極電極、金屬制的負極電極、由正極活性物質形成的粉末填充材料。本方案的特點是①正極電極，由圓筒狀的正極外筒體和棒狀的正極集電體形成；②正極外筒體的內部填充有粉末填充材料；③負極電極，由設在正極外筒體內部的圓筒狀負極內筒體形成；④正極集電體，設在負極內筒體內部。
文檔編號H01M4/06GK201804953SQ20102017823
公開日2011年4月20日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權日2009年7月8日
發(fā)明者石川忠, 長谷部良明 申請人:趙曼琴